柴油機(jī)冷卻水溫異常的原因分析和處理措施

張宗祥

（中交華南交通建設(shè)有限公司，廣東 廣州 511447）

卡特彼勒3516B型柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)分為高溫水冷卻系統(tǒng)及低溫水冷卻系統(tǒng)兩種，均是閉式冷卻系統(tǒng)，冷卻介質(zhì)為淡水，淡水的水質(zhì)穩(wěn)定，傳熱效果好并可采用水處理劑解決其腐蝕和結(jié)垢的缺陷。這種冷卻系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是柴油機(jī)任何部分都沒有與海水接觸，大大減少了腐蝕的發(fā)生，而且使日常維護(hù)保養(yǎng)工作量也輕松很多。舷外冷卻器分為兩部分，分別是獨(dú)立的高、低溫水冷卻器。由于舷外冷卻器是浸泡在海水中，一旦海生物大量繁殖生長(zhǎng)在冷卻器銅管外壁，將大大影響其冷卻效果?，F(xiàn)在我船已在舷外冷卻井新安裝了防海生物裝置，大大減少了海生物的生長(zhǎng)。

1 冷卻水系統(tǒng)溫度異常的分析

1.1 冷卻水溫度過高

（1）冷卻水溫度過高會(huì)造成以下后果。冷卻水溫度過高，冷卻效果降低，使機(jī)件過熱，導(dǎo)致機(jī)件間的配合間隙變小或咬住，破壞零件間的潤(rùn)滑油膜，還會(huì)使滑油變稀、早期變質(zhì)，影響潤(rùn)滑效果，加劇機(jī)件間的磨損，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生咬缸、化瓦及損傷機(jī)件等事故。超過50%的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)損壞是由冷卻系統(tǒng)故障引起的。

（2）冷卻水溫度過高的現(xiàn)象。冷卻水溫度過高時(shí)，水中會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，氣泡大多附著在氣缸套外壁上，使局部得不到冷卻，導(dǎo)致局部溫度急劇上升，嚴(yán)重時(shí)使機(jī)件遭到破壞。同時(shí)膨脹水箱水位急劇上升，且有大量氣泡溢出。

（3）冷卻水溫過高時(shí)采取的措施。冷卻水溫度過高，柴油機(jī)安保系統(tǒng)會(huì)起作用，達(dá)到報(bào)警溫度會(huì)發(fā)出報(bào)警，使值班人員能夠迅速采取有效措施，比如降低負(fù)荷、轉(zhuǎn)速等。本船卡特彼勒3516B型柴油機(jī)在冷卻液溫度異常偏高時(shí)，電子控制系統(tǒng)ECM會(huì)自動(dòng)進(jìn)行以下工作：警告、減額、停機(jī)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在正常溫度范圍以上，不管是否誤報(bào)警還是其他原因，都立即運(yùn)行以下步驟：第一，降低負(fù)載和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；第二，檢查冷卻系統(tǒng)是否滲漏，包括水管松動(dòng)的連接、冷卻系統(tǒng)軟管是否有裂紋和松動(dòng)的夾箍、水泵是否有滲漏及冷卻液液位是否異常偏低等等；第三，決定發(fā)動(dòng)機(jī)是否立即停機(jī)，或者可以通過降低負(fù)載使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻。

（4）冷卻水溫過高的原因。①冷卻水夾層部分堵塞，使冷卻水流動(dòng)受到阻礙，導(dǎo)致水溫升高；②活塞過熱或拉缸，使局部水溫過高；③冷卻水壓力過低或冷卻水中斷；④個(gè)別氣缸噴油量過多，使其燃燒不良；⑤柴油機(jī)長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；⑥冷卻水溫度調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)不當(dāng)或節(jié)溫器損壞；⑦水溫表?yè)p壞(失靈)或者水溫傳感器故障；⑧缸套或缸頭有裂紋；⑨排氣經(jīng)過缸頭與缸套結(jié)合部位進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)；⑩水泵故障；冷卻書管路堵塞或者閥門故障；冷卻器有異物進(jìn)入而堵塞；冷卻器銅管表面大量結(jié)垢，生長(zhǎng)海生物。其它。

1.2 冷卻水溫度過低

（1）冷卻水溫過低的后果。柴油機(jī)冷卻水的出機(jī)溫度過低會(huì)造成如下的后果：使燃油燃燒的熱能損失過大，從而使柴油機(jī)發(fā)出的功率降低，同時(shí)還會(huì)增加油耗。由于過分冷卻，使氣缸壁和活塞頂部的溫度大大下降，噴入的燃油由于溫度低而不易蒸發(fā)，導(dǎo)致燃油的不完全燃燒。若冷卻水的溫度過低的話，氣缸內(nèi)的溫度也會(huì)降低，使廢氣中的二氧化碳、硫化物和水蒸汽等容易凝結(jié)成酸性腐蝕劑，腐蝕氣缸套、活塞等部件，造成極大的損傷。

（2）冷卻水溫過低需采取的措施。柴油機(jī)冷卻水溫過低首先檢查柴油機(jī)的負(fù)荷或者水溫傳感器，最后才懷疑節(jié)溫器的故障?？ㄌ乇死?516B型柴油機(jī)在冷卻液溫度低時(shí)，電子控制系統(tǒng)ECM會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，警報(bào)設(shè)定值為80℃，為激活本監(jiān)測(cè)策略，柴油機(jī)必須至少已運(yùn)轉(zhuǎn)了10分鐘。如果冷卻液溫度低于80℃超過5秒鐘，告警就會(huì)出現(xiàn)。監(jiān)測(cè)低冷卻液溫度是為了檢查節(jié)溫器的故障，這個(gè)特性不是用以監(jiān)測(cè)水套水加熱器工作的。

（3）冷卻水溫過低的原因。①冷卻水進(jìn)機(jī)的溫度過低；②冷卻水壓過高，流速過快；③柴油機(jī)負(fù)荷過低；④水溫調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)不當(dāng)或節(jié)溫器損壞；⑤水溫表?yè)p壞(失靈)或者水溫傳感器故障。

2 案例分析

我船在廠休期間兩臺(tái)卡特彼勒3516B型柴油機(jī)由卡特彼勒專業(yè)維修廠商進(jìn)行了抽缸檢查，水下泥泵柴油機(jī)抽檢了12#缸，增壓泥泵柴油機(jī)抽檢了9#、10#和12#共三個(gè)缸。裝復(fù)以后對(duì)兩臺(tái)柴油機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，無負(fù)荷加載時(shí)兩臺(tái)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)都正常，但是當(dāng)加載負(fù)荷試吹水時(shí)增壓泵機(jī)高溫水溫度立即迅速竄升至報(bào)警溫度，膨脹水箱大量水溢出，迅速通知挖泥臺(tái)降速脫開泥泵，待水溫慢慢下降后再停機(jī)。水下泥泵機(jī)當(dāng)時(shí)并無異常，但進(jìn)入工地施工不到24小時(shí)也出現(xiàn)同樣故障。需要說明的是，在抽缸檢驗(yàn)之前兩臺(tái)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一直正常。

2.1 故障分析及查找

（1）節(jié)溫器檢查。當(dāng)出現(xiàn)高溫水異常偏高故障后首先懷疑是節(jié)溫器的問題，待柴油機(jī)溫度下降后拆出節(jié)溫器檢查并用開水做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)4個(gè)節(jié)溫器并無異常，但即便如此，仍然不放心，還是更換了4個(gè)新的節(jié)溫器，重新開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，這次不帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)了1h左右高溫水溫度即開始上升，只好再次停機(jī)。在整機(jī)拆檢缸頭之前曾再一次懷疑是節(jié)溫器的問題，將水下泥泵柴油機(jī)和增壓泥泵柴油機(jī)的節(jié)溫器全部調(diào)換裝復(fù)試機(jī)故障仍然存在。

（2）高溫淡水泵檢查。水泵故障也會(huì)是柴油機(jī)嚴(yán)重過熱，可能導(dǎo)致氣缸蓋出現(xiàn)裂紋。待柴油機(jī)溫度自然下降后開始拆檢高溫淡水泵，同樣沒有發(fā)現(xiàn)諸如磨損、裂紋、銷孔等故障，但還是更換了一臺(tái)新的水泵。再次啟動(dòng)柴油機(jī)試驗(yàn)，故障依然存在。

（3）冷卻水管路及舷外冷卻器檢查?？C(jī)專業(yè)維修廠商堅(jiān)持認(rèn)為是舷外冷卻器的問題，但是舷外冷卻器是剛經(jīng)過船廠化學(xué)清洗干凈且進(jìn)行了壓力試驗(yàn)，在裝復(fù)之前經(jīng)過了船方的檢驗(yàn)。經(jīng)過大家的共同討論，輪機(jī)長(zhǎng)決定對(duì)冷卻水管路及舷外冷卻器檢查。拆出舷外冷卻器兩條高溫水連接管，首先檢查舷外冷卻器里面，用手可以摸到冷卻器頂部全部空間并無任何例如破布棉紗之類的雜物。再檢查管路上的進(jìn)出閥也發(fā)現(xiàn)都是正常開啟狀態(tài)。拆掉柴油機(jī)高溫水進(jìn)出管接頭，用高壓水沖洗柴油機(jī)與舷外冷卻井之間的冷卻水管路，并無發(fā)現(xiàn)異常。裝復(fù)后再一次試機(jī)故障仍舊存在。

（4）缸頭及缸套檢查。柴油機(jī)剛啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)并無異常，但經(jīng)過加速后會(huì)發(fā)現(xiàn)膨脹水箱水位就會(huì)慢慢上升，水里有氣泡產(chǎn)生。至此懷疑有燃?xì)饴┤肜鋮s水系統(tǒng)，我們自己組織拆檢，首先拆出增壓泥泵機(jī)的9#、10#、12#缸，即是卡機(jī)專業(yè)維修廠商抽檢過的三個(gè)缸，發(fā)現(xiàn)10#缸缸套至缸頭的過水膠套有兩個(gè)斷裂，但缸頭墊并無異常，而且也并沒有發(fā)現(xiàn)有漏水現(xiàn)象，也沒發(fā)現(xiàn)缸頭墊處有漏氣，所以無法肯定是否就是10#缸燃?xì)膺M(jìn)入了冷卻水系統(tǒng)，另外三個(gè)缸的缸套上密封圈安裝發(fā)現(xiàn)均不是很規(guī)范，但也不能判斷是否會(huì)漏入燃?xì)?。有一種可能就是缸頭螺栓沒有按規(guī)定的扭矩上緊，燃?xì)庥袧B漏剛好通過爛的過水膠圈處漏入冷卻水系統(tǒng)，特別是在高負(fù)荷時(shí)明顯。拆檢工作至此，是更換一些新備件裝回去進(jìn)行再次試機(jī)還是拆出剩下13個(gè)缸的缸頭全部進(jìn)行試壓，對(duì)缸套進(jìn)行探傷，大家進(jìn)行了激烈的討論，因?yàn)闆]有任何人敢肯定故障在哪里，最后機(jī)務(wù)決定執(zhí)行后一種方案。16個(gè)缸的缸頭全部拆出送廠車間進(jìn)行試壓，結(jié)果并沒發(fā)現(xiàn)任何問題。船廠派專業(yè)人員對(duì)16個(gè)缸的缸套進(jìn)行探傷，只發(fā)現(xiàn)了9#缸缸套有一個(gè)小針孔，但并無穿透。至此，只好決定再次裝復(fù)，更換了9#缸缸套，所有密封件全部換新，包括過水膠圈及缸套密封、缸頭墊等。嚴(yán)格按照卡特彼勒廠商規(guī)定的工藝裝復(fù)柴油機(jī)后再次進(jìn)行試機(jī)，故障排除。在討論到底是哪里的故障后，最后形成了比較一致的意見是卡特彼勒專業(yè)維修廠商安裝工藝不嚴(yán)格，導(dǎo)致缸套過水膠圈損壞，同時(shí)缸頭螺栓沒有按規(guī)定的扭矩上緊導(dǎo)致燃?xì)庑孤稘B入冷卻水系統(tǒng)。后面水下泵機(jī)去工地施工后出現(xiàn)同樣的故障，只需拆檢12#缸（卡特彼勒專業(yè)維修廠商拆檢過的）更換缸套水封及過水膠套等按規(guī)定扭矩上緊缸頭螺栓后即排除故障更加驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)論。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，充分理解柴油機(jī)冷卻水系統(tǒng)的構(gòu)造原理，熟悉各個(gè)零部件的作用及性能，了解柴油機(jī)冷卻水溫異常的原因并對(duì)其分析，熟記冷卻水溫異常的主要現(xiàn)象，知道采取的措施，理論結(jié)合實(shí)際，掌握正確的操作方法，各種故障均能明白無誤的檢查出來并排除。拆裝工藝對(duì)輪機(jī)故障的排除也必須高度重視，這些對(duì)柴油機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)及維修有著十分重要的意義。同時(shí)必須學(xué)會(huì)善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，勤于思考，對(duì)輪機(jī)管理人員的管理水平將會(huì)有很大的提高。